Mạng lưới điện

àm sao mạng lưới mà mình thiết kế đạt yêu cầu về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, và chọn ra những phương án tối ưu nhất đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế. Để đạt được điều đĩ thì mơn học: MẠNG LƯỚI ĐIỆN giúp chúng ta những kiến thức khơng nhỏ trong lĩnh vực hệ thống điện. Sau một thời gian tìm tịi nghiên cứu, cùng với kiến thức truyền đạt của thầy cơ giáo bản thân em đã hồn thành đồ án mơn học MẠNG LƯỚI ĐIỆN mà thầy đã giao. Tuy nhiên với những kiến thức cịn hạn chế, kinh nghiệm chưa cĩ, thực tiễn ít. Chắc chắn đồ án mơn học khơng thể nào tránh sĩt khỏi một số sai sĩt. Vậy em rất mong sự quan tâm, chỉ bảo của các thầy cơ để sau này làm đồ án tốt nghiệp, cũng như ứng dụng trong thực tế. Quy Nhơn, ngày 14/02/2009 Sinh viên thiết kế Nguyễn Quang Hiển CHƯƠNG 1 CÂN BẰNG CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Đảm bảo chất lượng điện năng là một trong những yêu cầu quan trọng của truyền tải và cung cấp điện. Yếu tố quyết định đến chất lượng điện năng là tần số và điện áp. Vậy muốn một hệ thống vận hành và cung cấp điện năng đạt chất lượng tốt thì nhất thiết phải cân bằng cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng 1.1.Phân tích nguồn phụ tải : 1.1.1. Nguồn cung cấp điện. Là nhà máy điện khu vực cĩ đủ cơng suất cung cấp cho các phụ tải làm việc trong mọi chế độ của mạng cĩ: Hệ số cơng suất trung bình trên thanh gĩp cao áp của nhà máy điện khu vực cosφ = 0,85. Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực đại bằng 110%. Điện áp trên thanh cái cao áp của nhà máy điện khi phụ tải cực tiểu bằng 105%. Khi phụ tải nặng nề là 110% điện áp danh định. 1.1.2. Các phụ tải Mạng được thiết kế với 6 phụ tải loại một là những hộ tiêu thụ điện quan trọng, vì vậy ta thiết kế mạng điện bằng đường dây hai mạch cosφ = 0,9tgφ=0,484 Thời gian sử dụng cơng suất cực đại Tmax = 5000h; Pmin = 70% Pmax Điện áp danh định của lưới điện thứ cấp Uđm = 10 kV Phụ tải 1: P1max = 38 MW Q1max = P1max tgφ = 38 0,484 = 18,392 MVAr Plmin = 70% P1max= MW Q1min = 70% Q1max = MVAr Tính tốn các đường dây cịn lại ta cĩ bảng sau : Hộ tiêu thụ max = Pmax + jQmax, MVA Smax, MVA min = Pmin + jQmin, MVA Smin, MVA 1 2 3 4 5 6 38 + j18,392 40 + j19,36 49 + j23,716 38 + j18,392 40+ j19,36 49 + j23,716 42,216 44,438 54,437 42,216 44,438 54,437 26,6 + j12,874 28,0 + j13,552 34,30 + j16,601 26,6 + j12,874 28,0 + j13,552 34,30+ j16,601 29,551 31,107 38,106 29,551 31,107 38,106 Tổng 254+j122,936 282,282 177,8+ j85,344 197,528 Bảng 1.1: Thơng số các phụ tải 1.2. Cân bằng cơng suất : 1.2.1Cân bằng cơng suất tác dụng : PF = Pyc PF - tổng cơng suất do nguồn cung cấp phát ra. Pyc - tổng cơng suất yêu cầu của mạng điện. Pyc =m.Pimax + P m- hệ số đồng thời ; chọn m =1. Pimax - tổng cơng suất ở chế độ Smax. P - tổng tổn thất cơng suất tác dụng trong mạng điện thiết kế. Trong khi tính tốn cĩ thể lấy: P = (5% 10%) = 5% 254=12,7 MW PF = Pyc = 254+12,7=266,7 MW 1.2.2. Cân bằng cơng suất phản kháng : Việc cân bằng cơng suất phản kháng giữ cho điện áp trên lưới luơn bằng điện áp vận hành. QF = Qyc QF - tổng cơng suất phản kháng của nguồn cung cấp QF = PF tgφF cosφF = 0,85 Qyc - tổng cơng suất mạng điện yêu cầu. Qyc = mQimax + QL - QC + Qb Chọn m=1 QL - tổng cơng suất phản kháng của các phụ tải ở chế độ cực đại. QC - tổng cơng suất phản kháng do điện dung của các đường dây sinh ra. Trong khi tính tốn sơ bộ : QL = QC Do đĩ: QL - QC = 0 Qb: tổng tổn thất cơng suất phản kháng trong các trạm hạ áp. Trong tính tốn sơ bộ: Qb = QF = 266,7 0,62 = 165,354 MVAr Qimax = Q1max + …+ Q6max = 122,936 MVAr Qb = 15% 122,936 = 18,440 MVAr Qyc = 122,936 + 18,440 = 141,376 MVAr Kiểm tra: QF = Qyc cơng suất phản kháng trong các ngồn cung cấp lớn hơn cơng suất phản kháng tiêu thụ nên khơng cần bù Q. CHƯƠNG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Theo yêu cầu của đồ án ta xét đến 5 phương án nối dây. Vì các phụ tải là các hộ tiêu thụ loại một, là các hộ rất quan trọng nên ta sử dụng đường dây 2 mạch song song. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật phụ thuộc vào sơ đồ nối dây. Nối dây của sơ đồ phải đảm bảo tin cậy, chi phí nhỏ, thuận tiện và an tồn khi vận hành và dự kiến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Sau khi phân tích 5 sơ đồ nối dây ta so sánh các phương án và chọn một phương án hiệu quả nhất. 2.1. Dự kiến các phương án Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nĩ. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải cĩ các chi phí nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an tồn trong vận hành, khả năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới. Tất cả các phụ tải là phụ tải loại 1 nên dùng đường dây 2 mạch. Cĩ 5 phương án được dự kiến như ở hình dưới: Sơ đồ mạch điện phương án 1: MĐ MĐ Sơ đồ mạch điện phương án 2: Sơ đồ mạch điện phương án 3 MĐ Sơ đồ mach điện phương án 4 : MĐ MĐ Sơ đồ mạch điện phương án 5 : 2.2. Phương án 1 Sơ đồ mạng điện của phương án 1 cho ở hình dưới: Sơ đồ mạng điện phương án 1 l1 = = 64,031 km 2.2.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện Cĩ thể tính điện áp định mức của đường dây theo cơng thức kinh nghiệm sau: Uđm = 4,34, kV Trong đĩ: l - Khoảng cách truyền tải, km P - cơng suất truyền tải trên đường dây, MW l1 = = 64,031 km UMĐ-1 = = 112,508 kV Các đường dây cịn lại được tính tương tự ta cĩ kết quả tính điện áp định mức của các đường dây trong phương án I cho trong bảng 2.1. Đường dây Cơng suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây l, km Điện áp tính tốn U, kV Điện áp định mức của mạng Uđm, kV MĐ-1 MĐ-2 MĐ-3 MĐ-4 MĐ-5 MĐ-6 38 + j18,392 40 + j19,36 49 + j23,716 38 + j18,392 40 + j19,36 49 + j23,716 64,031 50,99 67,082 64,031 60,827 53,851 112,508 114,084 126,612 112,508 114,893 125,624 110 Bảng 2.1. Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện Từ các kết quả nhận được trong bảng 3.1, chọn điện áp định mức của mạng điện Uđm = 110 kV 2.2.2. Chọn tiết diện dây dẫn Các mạng điện 110 kV được thực hiện chủ yếu bằng các đường dây trên khơng. Các dây dẫn được sử dụng là dây nhơm lõi thép (AC). Đối với các đường dây 100 kV, khoảng cách trung bình hình học giữa dây dẫn các pha bằng 5m (Dtb = 5m). Đối với các mạng điện khu vực, các tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế của dịng điện, nghĩa là: F= Trong đĩ: Imax - dịng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại A . Jkt - mật độ kinh tế của dịng điện, A/mm2. Với dây AC vàTmax=5000h thì . Jkt = 1,1 A/mm2. Dịng điện chạy trên đường dây trong các chế độ phụ tải cực đại được xác định theo cơng thức: Imax =.103, A n - số mạch của đường dây (đường dây một mạch n =1; đường dây hai mạch n = 2). Uđm - điện áp định mức của mạng điện, kV. Smax – cơng suất chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại, MVA. Đối với đường dây 110 kV, để khơng xuất hiện vầng quang các dây nhơm lõi thép cần phải cĩ tiết diện F 70 mm2. Để đảm bảo cho đường dây vận hành bình thường trong các chế độ sau sự cố, cần phải cĩ điều kiện sau: Isc Icp Trong đĩ: Isc - dịng điện chạy trên đường dây trong chế độ sự cố. Icp - dịng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn. * Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ - 1. Dịng điện chạy trên đường dây khi phụ tải cực đại bằng: IMĐ-1 = 103 = = 110,79 A Tiết diện dây dẫn: FMĐ-1 = = = 100,71mm2 Chọn dây AC cĩ tiết diện 95 mm2 cĩ Icp = 330 A , ro = 0,33 /km, xo = 0,429/km, bo = 2,65.10 S/km Tính các thơng số đường dây MĐ-1: Điện trở tác dụng của đường dây có độ dài S1 R = .ro.l = 0,3364,031 = 10,565 Điện kháng của tổng đường có giá trị : X = .xo.l = 0,42964,031 = 13,734 Điện dẫn của cả đường dây : = .n.bo.l = 22,651064,031 = 1,696.10 S Nếu ngừng một mạch của đường dây thì dịng điện chạy trên mạch cịn lại: I1sc = 2IMĐ-1 = 2110,79= 221,58 A Như vậy: Isc < Icp Các đường dây cịn lại được tính tốn tương tự ta cĩ kết quả tính tốn các thơng số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho ở bảng 2.2. Bảng 2.2. Thơng số của các đường dây trong mạng điện B/2.10- 4, S 1,696 1,371 1,804 1,696 1,637 1,448 X, Ω 13,734 10,784 14,187 13,734 12,874 11,389 R, Ω 10,565 6,883 9,056 10,565 8,217 7,269 b0.10-6, S/Km 2,65 2,69 2,69 2,65 2,69 2,69 x0, Ω 0,429 0,423 0,423 0,429 0,423 0,423 r0, Ω 0,33 0,27 0,27 0,33 0,27 0,27 l, Km 64,031 50,99 67,082 64,031 60,872 53,851 Isc, A 221,58 233,24 258,72 221,58 233,24 258,72 Icp, A 330 380 380 330 380 380 Ftc, mm2 95 120 120 95 120 120 Ftt, mm2 100,71 106,01 129,87 100,71 106,01 129,87 Ibt, A 110,79 116,62 142,86 110,79 116,62 142,86 S, MVA 38+j18,392 40+ j19,36 49+j23,716 38+j18,392 40+ j19,36 49+j23,716 Đường dây MĐ-1 MĐ-2 MĐ-3 MĐ-4 MĐ-5 MĐ-6 2.2.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : Để đánh giá chất lượng điện năng dựa trên hai chỉ tiêu là tần số và điện áp.Trong thiết kế nguồn cung cấp đủ cơng suất tác dụng nên khơng xét đến chỉ tiêu tần số. Vì vậy chỉ tiêu chất lượng của điện năng là giá trị của độ lệch điện áp ở các hộ tiêu thụ so với điện áp định mức ở mạng điện thứ cấp. Khi chọn sơ bộ các phương án cung cấp điện cĩ thể đánh giá chất lượng điện năng theo các giá trị của tổn thất điện áp. Khi tính sơ bộ: Umax bt % = 10 15 % Umax sc % = 10 20 % Đối với những mạng điện phức tạp, cĩ thể chấp nhận các tổn thất điện áp: Umax bt % = 15 20 % Umax sc % = 20 25 % Tổn thất điện áp trên đường dây thứ i nào đĩ khi vận hành bình thường được xác định theo cơng thức: Uibt = .100 Trong đĩ: Pi, Qi - cơng suất chạy trên đường dây thứ i; Ri, Xi - điện trở và điện kháng của đường dây thứ i; Đối với đường dây hai mạch, nếu ngừng một mạch thì tổn thất điện áp trên đường dây bằng: Ui sc % = 2Ui bt % Tính tổn thất điện áp trên đường dây MĐ- 1 Trong chế độ làm việc bình thường, tổn thất điện áp trên đường dây bằng: U1 bt % = = 5,405% Khi một mạch của đường dây ngừng làm việc, tổn thất điện áp trên đường dây cĩ giá trị: U1 sc % = 2U1 bt % = 2 5,404 = 10,808 % Tính tốn các đường dây cịn lại tương tự như trên ta cĩ kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.3 Đường dây Ubt, % Usc, % Đường dây Ubt, % Usc, % MĐ-1 MĐ-2 MĐ-3 5,405 4,00 6,447 10,808 8,00 12,894 MĐ-4 MĐ-5 MĐ-6 5,405 5,779 5,56 10,808 11,588 11,12 Bảng 2.3Các giá trị tổn thất điện áp trong mạng điện Từ các kết quả trong bảng 3.3 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 1 cĩ giá trị: Umax bt % = UM-3 bt % = 6,447 % Umax sc % = UM-3 sc % = 12,894 % 2.3. Phương án 2 Sơ đồ mạng điện của phương án 2 cho ở hình dưới: MĐ Sơ đồ phương án 2 2.3.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây MĐ- 1cĩ giá trị: M-1 = + = 38 +j 18,392 +40 +j19,36 =78 +j37,752MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây 1-2 cĩ giá trị: = = 40 + j19,36 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây MĐ- 4 cĩ giá trị: = + = 38 + j18,392 +40 + j19,36 = 78+j37,752 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây 4-5cĩ giá trị: = = 40 + j19,36 MVA Chiều dài đường dây l1-2 = = 41,231 km Chiều dài đường dây l4-5= = 31,622 km Các dịng cơng suất và chiều dài các đường dây cịn lại tương tự như phương án 1 Kết quả tính điện áp trên các đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện cho ở bảng 2.4. Đường dây Cơng suất truyền tải, (MVA) Chiều dài đường dây, km Điện áp tính tốn, kV Uđm, kV MĐ-1 1-2 MĐ-3 MĐ-4 4-5 MĐ-6 78 + j37,752 40 + j19,36 49 + j23,716 78 + j37,752 40 + j19,36 49 + j23,716 64,031 41,231 67,082 64,031 31,622 53,851 157,203 113,257 126,612 157,203 112,474 125,624 110 Bảng 2.4: Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện 2.3.2. Chọn tiết diện dây dẫn Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ-1 Dịng điện chạy trên đường dây bằng: IM-1 = = = 227,412 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: FM-1 = = = 206 mm2 Chọn dây AC-185 cĩ Icp = 510A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: IM-1sc = 2IM-1 = 2 227,412= 454,824 A Vậy: IM-6sc < Icp b. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 1-2: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: I1-2 = = = 116,621A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: F1-2 = = = 106,2 mm2 Chọn dây AC-120 cĩ Icp = 380 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: I1-2sc = 2I1-2 = 2 106,2 = 212,4 A Vậy: I1-2sc < Icp c. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ:4 Dịng điện chạy trên đường dây bằng: IM-4 = = = 227,412A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: FM-4 = = 206,738 mm2 Chọn dây AC-185 cĩ Icp = 510 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: IM-4sc = 2IM-4 = 2 227,412= 454,824 A Vậy: IM-4sc < Icp d. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 4-5: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: I4-5 = = = 116,621 A Tiết diện của đường dây có giá trị: F4-5 = = = 106,2 mm2 Chọn dây AC-120 cĩ Icp = 380 A Khi ngừng một mạch của đường dây,thì dòng điện chạy trong mạch còn lại bằng : I4-5sc =2 I4-5 =2=233,242 A e. Chọn tiết diện các dây dẫn của các đường dây cịn lại tính tương tự như phương án 1đã tính ở trên : Kết quả tính các thông số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho trong bảng 2.5. Bảng 2.5. Thơng số của các đường dây trong mạng điện B/2.10-- 4, S 1,818 1,109 1,804 1,,818 0,85063 1,448 X, Ω 13,094 8,720 14,187 13,094 6,688 11,389 R, Ω 5,442 5,566 9,056 5,442 4,268 7,269 b0.10-6, S/Km 2,84 2,69 2,69 2,84 2,69 2,69 x0, Ω 0,409 0,423 0,423 0,409 0,423 0,423 r0, Ω 0,17 0,27 0,27 0,17 0,27 0,27 l, Km 64,031 41,231 67,0 82 64,301 31,622 53,8 51 Isc, A 454,824 233,24 285,72 454,824 223,24 285,72 Icp, A 510 380 380 510 380 380 Ftc, mm2 185 120 120 185 120 120 Ftt, mm2 206,738 106,02 129,87 206,738 106,02 129,87 Ibt, A 227,412 116,62 142,86 227,412 116,62 142,86 S, MVA 78+j37,752 40+j19,36 49+j23,716 78+j37,752 40+j19,36 49+j23,716 Đườg dây MĐ-1 1-2 MĐ-3 MĐ-4 4-5 MĐ-6 2.3.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 1. Tính tổn thất điện áp trên đường dâyMĐ-1-2 làm việc trong chế độ bình thường: Δ Ui% = Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây MĐ-1 cĩ giá trị: UM-1 % = = 7,593% Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 2-1 cĩ giá trị: U1-2bt % = = 3,235% Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-2-1 bằng: UM-1-2bt % = UM-1 bt % + U1-2 bt % = 7,593%+3,235% = 10,828 % 2. Tính tổn thất điện áp trên đường dây trong chế độ sau sư cố: Khi tính tổn thất điện áp trên đường dây ta khơng xét các sự cố xếp chồng. Đối với đường dây MĐ-1-2, khi ngừng một mạch trên đoạn MĐ-1 sẽ nguy hiểm hơn so với trường hợp sự cố một mạch trên đoạn 2-1. Khi ngừng một mạch trên đường MĐ-1, tổn thất điện áp trên điên áp trên đoạn dây này la: UM-1-2sc % = 27,593 %+3,235= 18,421% Trường hợp ngừng một mạch trên đoạn 2-1 thì tổn thất điện áp trên đường dây: UM-1-2sc % = 23,235% +7,593 = 14,063 % Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây bằng: UM-1-2sc % = 18,421 3. Tính tốn các đường dây cịn lại tương tự như phương án 1ta cĩ kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây cho trong bảng 2.6. Đường dây Ubt, % Usc, % Đường dây Ubt, % Usc, % MĐ-1 1-2 MĐ-3 7,593 3,235 6,447 15,186 6,47 12,894 MĐ-4 4-5 MĐ-6 7,593 2,481 5,175 15,186 4,962 10,35 Bảng 2.6: Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện Từ các kết quả trong bảng 3.6 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 2 cĩ giá trị: Umax bt % = UM-1bt % + U1-2 bt % = 7,593 % + 3,235% = 10,828% Umax sc % = 7,593% + 3,235% = 18,421% 2.4. Phương án 3 : Sơ đồ mạng điện của phương án 3 cho ở hình dưới: MĐ 2.4.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây MĐ- 3 cĩ giá trị: = + = 49 +j23,716 + 40 +j19,36 = 89 +j 43,076 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây 2-3 cĩ giá trị: = = 40 + j19,36 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây MĐ-6 cĩ giá trị: = + = 49 +j23,716 + 40 + j19,36 = 89 +j43,076 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây 6-5 cĩ giá trị: = = 40 + j19,36 MVA Chiều dài đường dây l2-3 = = 41,23 km Chiều dài đường dây l5-6 = = 31,622 km Các dịng cơng suất và chiều dài các đường dây cịn lại tương tự như phương án 1 Kết quả tính điện áp trên các đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện cho ở bảng 2.7. Đường dây Cơng suất truyền tải, (MVA) Chiều dài đường dây, km Điện áp tính tốn, kV Uđm, kV MĐ-1 MĐ-3 3-2 MĐ- 4 6-5 MĐ-6 38 + j18,392 89 + j43,076 40 + j19,36 38 +j18,392 40+j19,36 89 +j43,076 64,031 67,082 41,23 64,031 31,622 53,851 110,583 156,42 126,612 109,716 157,011 125,624 110 Bảng 2.7: Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện 2.4.2. Chọn tiết diện dây dẫn : Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ-3 * Tiết diện dây dẫn được xác định theo mật độdịng điện kinh tế: Fkt = Trong đĩ:-Itt dịng điện chạy trên các đoạn đường dây:A -jkt Mật độ kinh tế của dịng điện cĩ giá trị : jkt=1,1(A/mm2) Dịng điên chạy trên đoạn đường dây M-3 : IM-3 = = = 259,483 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: FM-3 = = = 235,893 mm2 Chọn dây AC-240 cĩ Icp = 605 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: IM-3sc = 2IM-3 = 2 259,483 = 518,966 A Vậy: IM-3sc < Icp 2.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 2-3: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: I2-3 = = = 116,621 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: F2-3 = = 106,019 mm2 Chọn dây AC-120 cĩ Icp = 380A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: I2-3sc = 2I2-3 = 2 106,019 = 212,038 A Vậy: I2-3sc < Icp 3.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ-6: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: IM-6 = = = 259,482 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: FM-6 = = = 235,893 mm2 Chọn dây AC-240 cĩ Icp = 605 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: IM-6sc = 2IM-6 = 2 259,483 = 518,966 A Vậy: IM-6sc < Icp 4.Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 5-6 Dịng điện chạy trên đường dây bằng: I5-6 = = = 116,621 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: F5-6 = = = 106,019 mm2 Chọn dây AC-120 cĩ Icp = 380 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: I5-6sc = 2I5-6 = 2 116,621 = 233,242 A Vậy: I5-6sc < Icp 4. Chọn tiết diện các dây dẫn của các đường dây cịn lại tương tự phương án 1 Kết quả tính thơng số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho trong bảng 2.8. Bảng 2.8. Thơng số của các đường dây trong mạng điện B/2.10 -4, S 1,696 1,109 1,918 1,696 0,850 1,540 X, Ω 13,734 8,72 13,081 13,734 6,688 10,5 R, Ω 10,565 5,566 4,360 10,565 4,269 3,5 b0.10-6, S/Km 2,65 2,69 2,86 2,65 2,69 2,86 x0, Ω 0,429 0,423 0,39 0,429 0,423 0,39 r0, Ω 0,33 0,27 0,13 0,33 0,27 0,13 l, Km 64,031 41,23 67,0 82 64,031 31,622 53,851 Isc, A 221,58 233,242 518,966 221,58 233,242 516,966 Icp, A 330 380 605 330 380 605 Ftc, mm2 95 120 240 95 120 240 Ftt, mm2 100,71 106,019 235,893 100,71 106,019 235,893 Ibt, A 110,79 116,621 259,483 110,79 116,621 259,483 S, MVA 38+j18,392 40+j19,36 89+j43,076 38+j18,392 40+j19,36 89+j43,076 Đường dây MĐ-1 2-3 MĐ-3 MĐ - 4 6-5 MĐ- 6 2.4.3 .Tính tổn thất điện áp trong mạng điện 1. Tính tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-3-2 trong chế độ làm việc bình thường: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây MĐ-3 cĩ giá trị: UM-3 bt % = = 7,863% Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 2-3 cĩ giá trị: U2-3 bt % = = 3,235% Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-3-2 bằng: UM-3-2bt % = UM-3 bt % + U3-2bt % = 7,863% +3,235% = 11,098% Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây bằng: UM-3-2 sc % = 27,863% + 3,235% = 18,961% 2. Tính tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-6-5 trong chế độ làm việc bình thường: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây MĐ-6 cĩ giá trị: UM-6 bt % = = 6,312% Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 6-5 cĩ giá trị: U6-5 bt % = = 2,481 % Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-4-6 bằng: UM-6 -5bt % = UM-5 bt % + U6-5 bt % = 6,312% + 2,481% = 8,793% Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây bằng: UM-6-5 sc % = 26,312% + 2,481% = 15,105% 1.Tính tốn các đường dây cịn lại tương tự như phương án 1 ta cĩ kết quả tính tổn thất điện áp trên các đường dây ở chế độ bình thường và chế chế độ sự cố tính được trong bảng 2.9. Đường dây Ubt, % Usc, % Đường dây Ubt, % Usc, % MĐ-1 3-2 MĐ-3 5,405 3,235 7,863 10,81 6,47 15,726 MĐ-4 6-5 MĐ-6 6,248 2,481 6,312 12,496 4,962 12,624 Bảng 2.9: Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện Từ các kết quả trong bảng 3.9 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 3 cĩ giá trị: *Ở chế độ bình thường : Umax bt % = UM-3 bt % + U3-2 bt % = 7,863 % + 3,235 % = 11,098% * Ở chế độ sự cố Umax sc % = 2UM-3 sc % + U3-2 bt % = 2 7,863 % + 3,235 % = 18,961% 2.5. Phương án 4 : MĐ Sơ đồ mạng điện của phương án 4 cho ở hình dưới: Sơ đồ mạng điện phương án 4 2.5.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện : Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây MĐ- 5 cĩ giá trị: = + = 38+j18,392 +40+ j19,36 = 78+j37,752 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn đường dây 5-4 cĩ giá trị: = = 38 + j18,392 MVA Chiều dài đường dây l5-4 = = 31,622 km Các dịng cơng suất và chiều dài các đường dây cịn lại tương tự như phương án 1. Kết quả tính điện áp trên các đường dây và chọn điện áp định mức của mạng điện cho ở bảng 2.10. Đường dây Cơng suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây, km Điện áp tính tốn, kV Uđm, kV MĐ-1 M Đ-2 MĐ-3 MĐ-5 5-4 M Đ-6 38 + j18,392 40 + j19,36 49 + j 23,716 78 + j 37,752 38+ j 18,392 49 + j23,716 64,031 50,99 67,0 8 2 60,827 31,622 53,851 112,508 114,084 126,612 157,011 109,761 125,624 110 Bảng 2.10: Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện 2.5.2. Chọn tiết diện dây dẫn : Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây MĐ-5: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: IM-5 = = = 227,412 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: FM-5 = = = 206,738 mm2 Chọn dây AC-185 cĩ Icp = 510 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: IM-5sc = 2IM-5 = 2 227,412 = 454,824 A Vậy: IM-2sc < Icp 2. Chọn tiết diện các dây dẫn của đường dây 5-4: Dịng điện chạy trên đường dây bằng: I5-4 = = = 110,79 A Tiết diện của đường dây cĩ giá tr ị: F5-4 = = = 100,71 mm2 Chọn dây AC-120 cĩ Icp = 380 A Khi ngừng một mạch của đường dây, dịng điện chạy trên mạch cịn lại bằng: I5-4sc = 2I5-4 = 2 110,79 = 221,58 A Vậy: I5-4sc < Icp 3. Chọn tiết diện các dây dẫn của các đường dây cịn lại tương tự phương án 1 Kết quả tính thơng số của tất cả các đường dây trong mạng điện cho trong bảng 2.11. Bảng 2.11. Thơng số của các đường dây trong mạng điện B/2.10-4, S 1,696 1,371 1,804 1,727 0,838 1,448 X, Ω 13,734 10,784 14,187 12,439 6,782 11,389 R, Ω 10,565 6,88 9,056 5,17 5,217 7,269 b0.10-6, S/Km 2,65 2,69 2,69 2,84 2,65 2,69 x0, Ω 0,429 0,423 0,423 0,409 0,429 0,423 r0, Ω 0,33 0,27 0,27 0,17 0,33 0,27 l, Km 64,031 50,99 67,082 60,827 31,622 53,851 Isc, A 221,58 233,24 258,72 454,824 221,58 258,72 Icp, A 330 380 380 510 330 380 Ftc, mm2 95 120 120 185 95 120 Ftt, mm2 100,71 106,01 129,87 206,708 100,71 129,87 Ibt, A 110,79 116,62 142,86 227,412 110,79 142,86 S, MVA 38+j18,392 40+j19,36 49+j23,716 78+j37,752 38+j18,392 49+j23,716 Đường dây MĐ-1 MĐ-2 MĐ-3 MĐ-5 5-4 MĐ-6 2.5.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : 1. Tính tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-5-4 trong chế độ làm việc bình thường: Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây MĐ-5 cĩ giá trị: UM-5bt % = = 6,248% Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 5-3 cĩ giá trị: U5-4bt% = = 2,669% Như vậy, tổn thất điện áp trên đường dây MĐ-5-4 bằng: UM-5-4bt% = UM-5bt % + U5-4bt % = 7,43% + 2,669% = 10,099 % Như vậy tổn thất điện áp lớn nhất trong chế độ sau sự cố đối với đường dây bằng: UM-5-4sc % = 27,43% + 2,669% = 17,529% 2. Tính tổn thất các đoạn đường dây cịn lại tương tự phương án 1 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng 2.12. Đường dây Ubt, % Usc, % Đường dây Ubt, % Usc, % MĐ-1 M Đ-2 MĐ-3 5,405 4,0 6,447 10,81 8,0 12,894 5-4 MĐ-5 MĐ-6 2,699 7,43 5,175 5,398 14,86 10,35 Bảng 2.12. Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện Từ các kết quả trong bảng 3.12 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 4 cĩ giá trị: Umax bt % = UM-5 bt % + U5-4bt % = 7,43 % + 2,669 % =10,099% Umax sc % = 2 7,43 % + 2,669% = 17,592% 2.6. Phương án 5 : 2.6 Phương án 5 : MĐ s Sơ đồ mạng điện phương án 2.6.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện : Tính dịng cơng suất chạy trên các đoạn đường dây trong mạch vịng MĐ-1-2-MĐ. Giả thiết rằng mạng điện đồng nhất và tất cả các đường dây đều cĩ cùng một tiết diện. Như vậy dịng cơng suất chạy trên đoạn MĐ-1 bằng: = Với l1-2 == 41,231 km = = 35,481+j17,172 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn MĐ-2 : = = = 42,518+ j20,579 MVA Dịng cơng suất chạy trên đoạn 2-1 bằng: = – = 35,481+j17,172 – 38- j18,392 = -2,519- j1,22 MVA Ta nhận thấy điểm 1 là điểm vừa nhận cơng suất tác dụng từ 2 phía và vừa nhận cơng suất phản kháng từ 2 phía nên điểm 1 vừa là điểm phân bố cơng suất tác dụng vừa là điểm phân bố cơng suất phản kháng. Kết quả tính điện áp của phương án này cho ở bảng 2.13. Đường dây Cơng suất truyền tải, MVA Chiều dài đường dây, km Điện áp tính tốn, kV Uđm, kV MĐ-1 MĐ-2 1-2 MĐ-3 MĐ-4 4-5 M Đ-6 35,481 + j17,172 42,518 + j20,579 -2,519 + j1,22 49 + j23,716 78 + j37,752 40 +j19,36 49 +j23,716 50,99 41,231 67,082 58,309 60,827 31,622 53,851 156,420 110,583 126,612 113,91 113,026 31,955 125,624 110 Bảng 2.13. Điện áp tính tốn và điện áp định mức của mạng điện 2.6.2. Chọn tiết diện dây dẫn : a. Chọn tiết diện các đoạn đường dây trong mạch vịng MĐ-2-1-MĐ: Dịng điện chạy trên đoạn MĐ-1 bằng: IM-1 = = = 206,89 A Tiết diện của đường dây cĩ giá trị FM-1 = = = 188,08 mm2 Chọn dây AC-185 cĩ Icp = 510 A Dịng điện chạy trên đường dây M-2: IM-2 ===247,928 A Tiết diện của đường dây cĩ giá trị: FM-2 ==225 mm2 chọn dây AC-240 cĩ Icp = 605 A Dịng điện chạy trên đoạn 1-2 bằng: I1-2 == = = 14,69 A Tiết diện của đường dây cĩ giá trị: F1-2 = = = 13,35 mm2 chọn dây AC-70 cĩ Icp=265 A Kiểm tra dây dẫn khi sự cố: Đối với mạch vịng đã cho, dịng điện chạy trên đoạn 1-2 sẽ cĩ giá trị lớn nhất khi ngừng đường dây M-2 : Như vậy dịng cơng suất chạy trên đường dây 1-2 cĩ giá = Dịng điện chạy trên đường dây 1-2 khi đứt dây l2 : I2-1sc = = 233,24 A Dịng cơng suất chạy trên đường dây l1 = + = 38 +j18,392 + 40 +j19,36=78+j37,752 MVA Dịng điện chạy trên đoạn MĐ-1 bằng: IMĐ-1sc = = 454,824 A Trường hợp sự cố đoạn MĐ-1, dịng điện chạy trên MĐ-2 cĩ giá trị bằng dịng điện chạy trên đoạn MĐ-1, nghĩa là: IMĐ-2sc= 454,852 A Kết quả tính tiết diện các đoạn đường dây của mạng điện cho trong bảng2.14 Bảng 2.14. Thơng số của các đường dây trong mạng điện B/2.10 - 4, S 1,818 1,458 1,063 1,804 1,818 0,850 1,448 X, Ω 26,188 19,886 18,141 14,187 13,094 6,688 11,389 R, Ω 10,885 6,628 18,966 9,056 5,442 4,268 7,269 b0.10-6, S/Km 2,84 2,86 2,58 2,69 2,84 2,69 2,69 x0, Ω 0,409 0,39 0,44 0,423 0,409 0,423 0,423 r0, Ω 0,17 0,13 0,46 0,27 0,17 0,27 0,27 l, Km 64,031 50,99 41,231 67,082 64,301 31,622 53,851 Isc, A 454,852 454,852 233,24 258,72 454,824 223,24 258,72 Icp, A 510 605 265 380 510 380 380 Ftc, mm2 185 240 70 120 185 120 120 Ftt, mm2 188,08 225 13,35 129,87 206,738 106,02 129,87 Ibt, A 206,89 247,928 14,69 142,86 227,412 116,62 142,86 S, MVA 35,481 +j17,172 42,518 +j20,579 2,519+1,22 49+j23,716 78+j37,752 40+j19,36 49+j23,716 Đường dây MĐ-1 MĐ-2 1-2 MĐ-3 MĐ-4 4-5 MĐ-6 2.6.3. Tính tổn thất điện áp trong mạng điện : 1. Tính tổn thất điện áp trong mạch vịng đã xét: Trong mạch vịng này chỉ cĩ một điểm phân bố cơng suất là nút 1 nên nút này sẽ cĩ điện áp thấp nhất trong mạch vịng, nghĩa là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạch vịng bằng: UM-1 bt % = = 6,9% ΔUM-2 bt % =% ΔU1-2 bt % = Khi đoạn M-2 bị đứt thì tổn thất điện áp trên đoạn M-1 bằng: UM-1 sc % = = 15,165% U1-2sc % = = 8,755% Khi ngừng đoạn M-1, tổn thất điện áp trên đoạn M-2 bằng: UM-2 sc % = = 10,47% U2-1sc % = = 9,172% Từ các kết quả trên nhận thấy rằng, đối với mạch vịng đã cho, sự cố nguy hiểm nhất xảy ra khi ngừng đoạn M-2. Trong trường hợp này tổn thất điện áp lớn nhất bằng: Umax sc % = 15,156% + 8,755% = 23,911% 2. Tính tổn thất các đoạn đường dây cịn lại tương tự phương án 1 Đường dây Ubt, % Usc, % Đường dây Ubt, % Usc, % MĐ-1 M Đ-2 1-2 MĐ-3 6,6 5,71 0,577 6,447 15,165 10,47 8,755 12,894 MĐ-4 4-5 MĐ-6 7,593 2,481 5,175 15,186 4,962 10,35 Kết quả tính tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây cho trong bảng 2.15. Bảng 2.15. Tổn thất điện áp trên các đoạn đường dây trong mạng điện Từ các kết quả trong bảng 3.15 nhận thấy rằng, tổn thất điện áp lớn nhất của mạng điện trong phương án 5 cĩ giá trị: Umax bt % = UM-4 bt % + U4-5 bt % = 6,578 % + 2,48 % = 9,508% Tổn thất điện áp cực đại trong chế độ sự cố khi ngừng đoạn đường dây M-2 trong mạch vịng, nghĩa là: Umax sc % =UM-1 sc % +U1-2 sc % = 15,165% + 8,755% = 23,92% Để thuận tiện khi so sánh các phương án về kĩ thuật, các giá trị tổn thất điện áp cực đại của các phương án được tổng hợp ở bảng 2.16. Tổn thất Điện áp Phương án 1 2 3 4 5 Umax bt, % 6,447 10,828 11,098 10,099._.